Le matériau, mis au point uniquement à partir de métaux biocompatibles (titane, zirconium et niobium), pourrait significativement prolonger la durée de service des implants médicaux. L'article en question est paru dans le magazine Materials Science and Engineering.
Les propriétés du tissu osseux humain sont longtemps restées uniques: à la fois solide et élastique, il peut fonctionner pendant des décennies dans l'organisme avec des efforts cycliques permanents. Mais parfois, les os sont si endommagés qu'ils doivent être remplacés.
Ces dernières années, les substituts les plus répandus étaient des implants en titane compatibles avec les tissus vivants du corps humain. Seul problème: n'étant pas aussi flexibles qu'un os, ils entraînaient souvent un déséquilibre mécanico-biologique dans l'organisme de l'homme. Le tissu osseux cessant d'être sollicité, l'effort est alors pris en charge par le matériau plus rigide de l'implant. Au final, les cellules du tissu meurent car l'organisme cesse de les considérer comme utiles. La liaison entre l'implant et l'os disparaît alors, et l'implant a besoin d'être remplacé.
Comme l'alliage de titane précédent, l'alliage titane-zirconium-niobium est très résistant au contact avec un milieu aussi agressif que l'organisme humain. Avantage de taille: les implants réalisés à partir de cet alliage sont bien plus durables car ils partagent la même élasticité que l'os.
«Aujourd'hui notre groupe de recherche international élabore, avec le partenaire industriel Konmet, une technologie industrielle pour obtenir de la matière — des barres à section circulaire pour les futurs implants. La formation, dans les produits de longueur élevée de l'alliage, d'une structure interne assurant la meilleure union de ses propriétés fonctionnelles, nécessite une succession stricte des procédures — qui incluent différents types de traitement de la matière par la pression à haute température. A partir des barres obtenues, il est prévu de fabriquer des tiges pour les systèmes de fixation transpédiculaire de la colonne vertébrale. Ces systèmes sont fixés à la colonne vertébrale par un pédicule de la colonne vertébrale, d'où le nom de la procédure. Ils sont utilisés également pour soigner les formes complexes de scoliose. Les tiges en alliage titane-zirconium-niobium posséderont une fonctionnalité élevée à long terme dans le cadre de déformations active durant l'exploitation, et la réduction de la rigidité diminuera le risque de traumatiser le patient tout en améliorant sa qualité de vie générale», a déclaré l'un des développeurs Vadim Cheremetiev, directeur de la chaire de traitement des métaux par la pression à l'université nationale des sciences et technologies de Moscou MISiS.
Le nouvel alliage, très élastique, peut également être utilisé dans la médecine personnalisée. Les chercheurs ont appris à le créer sous la forme d'une poudre de composition donnée, ce qui rend le matériau convenable pour les technologies additives. Grâce à l'impression 3D, il est possible d'en faire des implants métalliques personnalisés avec un niveau de porosité donné.
«Le matériau affiche un taux de base du module d'élasticité (30-50 gigapascals), c'est pourquoi il est très élastique et n'empêche pas le transfert de l'effort nécessaire pour le tissu osseux. L'alliage est hautement résistant à la corrosion. Son utilisation est possible en tant qu'alternative aux inventions étrangères (Dynesis, PEEK) largement utilisées dans la médecine. Les technologies sur la base du nouveau matériau trouveront probablement une application en tant que méthode fonctionnelle de stabilisation pour soigner différentes maladies dégénératives et déformations de la colonne vertébrale. Je pense que l'alliage mis au point a de grandes perspectives en traumatologie, en orthopédie et en vertébrologie», déclare Alexandre Koulechov, directeur du groupe de vertébrologie de l'Institut central de recherche en traumatologie et en orthopédie Priorov.
